[发明专利]一种定频同步整流双向DC/DC变换器和应用其的电力电子设备

说明书

本发明涉及一种定频同步整流双向DC/DC变换器，包括变压器、设置于变压器一侧的第一功率架构、设置于变压器另一侧的第二功率架构、设置于第一功率架构和变压器之间的第一谐振电容、设置于变压器和第二功率架构之间的第二谐振电容；第一/二功率架构均为包括多个可控半导体开关器件的桥式结构；用作调制电路的第一/二架构的工作频率相同且固定，且大于或等于第一/二谐振电容与变压器的漏感谐振的谐振频率的最大值。本发明还提供一种需要能量双向流动的电力电子设备，其包括前述的定频同步整流双向DC/DC变换器。本发明通过对变压器双侧的可控半导体开关器件的控制，可以提高能量变换效率；通过工作频率的设置可以避免出现能量反灌，简单可靠、高效率。

技术领域

本发明属于电力电子变换器技术领域，具体涉及定频同步整流双向DC/DC变换器以及应用其的电力电子设备。

背景技术

目前大部分直流变换器应用只需要实现能量的单方向变换，即能量由高压向低压降压的转换，或者能量由低压向高压升压的转换。储能介质可以随时将能量存储或释放，随着储能介质的快速发展，迫切需要电力电子设备对储能介质进行充放电，也就是一个设备实现能量的双向流动。

由此可见，应用于储能系统的电力电子设备需要集成两个单方向的直流变换器才能实现能量的双向流动，这样电力电子设备就需要使用更多的元器件。而少部分可以实现能量双向转换的直流变换器，通常能量往其中一个方向流动时，只控制单方向的半导体器件开关，变压器另一侧的开关器件只是做被动整流作用。只控制单边开关器件进行调制的方式虽然简单，但并未真正发挥能量双向流动的特点和优势，导致能量转换效率较低。

LLC谐振变换器作为比较优势的变双向变换器，使用变压器的漏感Lk作为谐振电感Lr可以节省元器件。但是变压器漏感是同时存在于变压器原副边且原副边的漏感是会通过变压器反射的。因此在能量正向和反向流动时，变换器的谐振频率是不一样的。对于该LLC谐振变换器，其工作频率fs可能会大于等于谐振频率fr，也可能小于谐振频率fr。而当fs＜fr的情况下，同步整流的器件要在LLC谐振结束前关闭驱动，否则会造成能量反灌，甚至谐振出错而炸机。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够提高转换效率且能够避免出现能量反灌的定频同步整流双向DC/DC变换器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种定频同步整流双向DC/DC变换器，包括：变压器、设置于所述变压器一侧而用作调制电路或同步整流电路的第一功率架构、设置于所述变压器另一侧而用作同步整流电路或调制电路的第二功率架构、设置于所述第一功率架构和所述变压器之间而与所述变压器的漏感谐振的第一谐振电容、设置于所述变压器和所述第二功率架构之间而与所述变压器的漏感谐振的第二谐振电容；所述第一功率架构、所述第二功率架构均为包括多个可控半导体开关器件的桥式结构；

所述第一谐振电容与所述变压器的漏感谐振的谐振频率和所述第二谐振电容与所述变压器的漏感谐振的谐振频率相同，用作调制电路的所述第一功率架构的工作频率和用作调制电路的所述第二功率架构的工作频率固定，且大于或等于所述第一谐振电容与所述变压器的漏感谐振的谐振频率的最大值或所述第二谐振电容与所述变压器的漏感谐振的谐振频率的最大值。

优选的，所述第一功率架构包括采用第一驱动信号控制的第一组所述可控半导体开关器件、采用第二驱动信号控制的第二组所述可控半导体开关器件；所述第二功率架构包括采用第三驱动信号控制的第三组所述可控半导体开关器件、采用第四驱动信号控制的第四组所述可控半导体开关器件；

当所述第一功率架构用作调制电路、所述第二功率架构用作同步整流电路时，所述第一驱动信号与所述第二驱动信号互补，所述第一驱动信号开通并经过预设的辅助延迟时间后，所述第三驱动信号开通；所述第三驱动信号关断后并经过预设的所述辅助延迟时间后，所述第一驱动信号关断；所述第二驱动信号开通并经过预设的辅助延迟时间后，所述第四驱动信号开通；所述第四驱动信号关断后并经过预设的所述辅助延迟时间后，所述第二驱动信号关断；